Пятую силу во Вселенной предали приближающиеся к Земле астероиды

Данные об астероидах, сближающихся с Землей, помогают исследовать возможную пятую силу во Вселенной.

В 2023 году миссия автоматической межпланетной станции NASA OSIRIS-REx вернула образцы грунта, собранных на астероиде Бенну, на Землю. Кроме дополнительной информации о Вселенной, полученной из самого образца, данные, полученные OSIRIS-REx, также могут предоставить возможность исследовать новую физику.

Как описано в издании Communications Physics, международная исследовательская группа под руководством Лос-Аламосской национальной лаборатории использовала данные отслеживания астероида для изучения возможного существования пятой фундаментальной силы во Вселенной.

"Интерпретация данных, которые мы получаем при отслеживании Бенну, может расширить наше понимание теоретических основ Вселенной, потенциально переосмыслив наше понимание Стандартной модели физики, гравитации и темной материи", — сказал ведущий автор статьи Ю-Дай Цай (Yu-Dai Tsai). "Траектории объектов часто содержат аномалии, которые могут быть полезны для открытия новой физики".

Учитывая последствия для планетарной обороны, астероиды, сближающиеся с Землей, тщательно отслеживаются. Команда применила эти данные наземного слежения, собранные до и во время миссии OSIRIS-REx, к исследованию расширений Стандартной модели физики, которая описывает три из четырех известных фундаментальных сил Вселенной.

Оптические и радиолокационные астрометрические данные помогли ограничить — или установить с определенной степенью точности — траекторию Бенну с момента его открытия в 1999 году. Миссия OSIRIS-REx предоставила радиометрические и оптические навигационные данные слежения в диапазоне X.

"Жесткие ограничения, которых мы достигли, легко переходят в некоторые из самых жестких ограничений для пятых сил по типу взаимодействия Юкавы", — уверена доцент университета Тренто и соавтор статьи Санни Вагноцци (Sunny Vagnozzi). "Эти результаты подчеркивают потенциал отслеживания астероидов как ценного инструмента в поиске сверхлегких бозонов, темной материи и нескольких хорошо мотивированных расширений Стандартной модели".

Траектория небесного объекта зависит от гравитации и других факторов. Понимание физики траекторий может раскрыть тайны, особенно там, где есть аномалии в траектории. Известно, что задолго до того, как она была фактически обнаружена, планета Нептун была выведена из наблюдений за неровностями орбиты близлежащей планеты Уран.

Используя данные траектории и полученное моделирование из отслеживания Бенну, анализ команд установил ограничения на возможную пятую силу и роль потенциальной промежуточной частицы, такой как сверхлегкий бозон, в этой пятой силе. Наличие промежуточной частицы, которая могла бы действовать на пятую силу, проявилось бы в измененной орбите астероида, такого как Бенну, поэтому изучение данных отслеживания так важно для физики.

Новая частица, такая как сверхлегкий бозон, может представлять собой расширение Стандартной модели, включающее темную материю и темную энергию, которые настоятельно предполагаются космологическими и астрофизическими наблюдениями, но еще не включены в общую структуру. Хотя считается, что темная материя составляет, возможно, 85% от общей материи во Вселенной, наука по-прежнему не уверена в том, какие частицы и силы составляют темную материю.

Команда рассматривает новые космические квантовые технологии и специальные космические миссии для повышения точности отслеживания или прямого поиска темной материи.

Уточнения

Станда́ртная моде́ль (СМ) — теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц.

В физике элементарных частиц взаимодействие Юкавы, названное в честь Хидэки Юкавы можно использовать для описания сильных ядерных сил между нуклонами (которые являются фермионами), переносимых пионами (которые являются псевдоскалярными мезонами). 

(101955) Бе́нну (лат. Bennu; первоначально — 1999 RQ₃₆) — небольшой околоземный астероид из группы аполлонов.

OSIRIS-REx — американская автоматическая межпланетная станция (АМС), предназначенная для доставки образцов грунта с астероида (101955) Бенну на Землю и исследования астероида (99942) Апофис.

Бозонная звезда — гипотетический астрономический объект, состоящий из бозонов (в отличие от обычных звёзд, состоящих преимущественно из фермионов).

Пятая сила или пятое фундаментальное взаимодействие, — гипотетическое фундаментальное взаимодействие, которое может быть связано с тёмной материей и/или с тёмной энергией.